Mit der GeForce RTX 4090 läutet Nvidia den Next-Gen-Schlagabtausch bei den Gaming-Grafikkarten ein. ComputerBase testet anhand der Founders Edition, wie groß die Verbesserungen gegenüber der RTX-3000-Serie ausfallen. Im Fokus stehen neben der Performance auch Stromverbrauch, Energieeffizienz, Kühlung und DLSS 3.
Nvidia GeForce RTX 4090 im Test
Mit dem heutigen Tag ist der heiße Grafikkarten-Herbst 2022 so richtig eröffnet. Zwar hatten Intel Arc 770 und Arc 750 (Test) schon vor einer Woche für Aufmerksamkeit gesorgt, doch am Next-Gen-Schlagabtausch nimmt die extrem verspätete erste Generation nicht teil. Das Duell werden aller Voraussicht nach erneut nur AMD mit der im November erscheinenden Radeon-RX-7000-Serie auf Basis von RDNA 3 und Nvidia mit der GeForce-RTX-4000-Reihe auf Basis der überarbeiteten Architektur Ada Lovelace ausfechten.
Nvidia legt mit dem Topmodell vor
Mit der GeForce RTX 4090 Founders Edition für 1.949 Euro UVP macht Nvidia heute den ersten Zug. Ab dem 12. Oktober werden sowohl die „FE“ als auch Custom-Designs im Handel verfügbar sein. Die GeForce RTX 4080 mit 12 GB und eine schnellere RTX 4080 mit 16 GB für 1.099 respektive 1.569 Euro UVP sollen im November folgen.
Die Preise steigen mit der neuen Generation gegenüber dem jeweiligen Vorgänger damit abermals an. Doch die Mehrleistung rechtfertige das, argumentiert Nvidia – und lässt zugleich genug Spielraum für den Abverkauf der letzten Generation.
Inwiefern die höhere Rechenleistung der RTX 4090, die die RTX 3090 in Raytracing-Titeln um bis zu 100 Prozent übertreffen soll, und das neue DLSS 3 diesen Preisaufschlag aufwiegen, wird der nachfolgende Artikel klären. Analysen zur Leistungsaufnahme, zur Effizienz auch bei alternativen Power-Targets sowie zu Lautstärke und Kühlung runden den Auftakt-Test zur Nvidia RTX 40 ab.
Direkt zum Start ein kleiner Teaser
Ausführliche Benchmarks finden sich in diesem Artikel auf Seite 2, eine Analyse der Leistung bei 450, 350 und 300 Watt auf Seite 5. Der folgende Teaser liefert allerdings direkt zum Einstieg einen Eindruck davon, was Nvidia Ada Lovelace in Form des AD102 auf der GeForce RTX 4090 zu leisten im Stande ist.
Die Nvidia RTX 4090 Founders Edition im Test
ComputerBase hat mit der Asus GeForce RTX 4090 TUF OC bereits ein erstes Custom-Design vorliegen. Dieser Artikel wird sich aber vorerst ausschließlich mit Nvidias Founders Edition beschäftigen.
Bei dieser will Nvidia den Kühler gegenüber der GeForce RTX 3090 FE überarbeitet haben, um einen ruhigen Betrieb gewährleisten zu können. Wie bei der GeForce RTX 3090 Ti müssen bei der RTX 4090 ab Werk bis zu 450 Watt abgeführt werden, was nicht nur eine Herausforderung für den Grafikkarten-Kühler selbst, sondern auch für das Gehäuse (und das Netzteil) ist. Darauf wird in diesem Artikel ebenfalls eingegangen.
Ein neuer Testparcours für RTX 4000 (und RX 7000)
Die neuen Grafikkarten von Nvidia (und in wenigen Wochen auch von AMD) stellen mit ihrer massiv höheren Rechenleistung einmal mehr ganz neue Anforderungen an einen Testparcours. Letzteren baut die Redaktion deswegen nicht nur völlig um, sondern hat ihn speziell für die neue Generation optimiert. Das wirkt sich sowohl auf die teilnehmenden Grafikkarten als auch auf die genutzten Auflösungen und Grafikdetails aus.
Sämtliche Benchmarks wurden entsprechend in den letzten Wochen mit aktuellen Treibern neu erstellt, zusätzlich kommen die neuesten Spiele zum Einsatz. Mit all den eingeflossenen Änderungen (Details) ist der Parcours perfekt zum Testen der neuen schnellen Grafikkarten geeignet, auch wenn die bis dato aktuelle Generation des Öfteren mal mehr und mal weniger überfordert erscheint – das ist so gewollt. Zu einem späteren Zeitpunkt wird der normale Grafikkarten-Testparcours ebenfalls wieder aktualisiert werden, der dann weitere Grafikkarten enthalten wird. Doch in Anbetracht der Fülle an Neuvorstellungen im 4. Quartal blieb dafür bis dato selbst unter massivem Arbeitseinsatz noch keine Zeit.
Die Technik von Ada Lovelace auf der RTX 4090
Die GeForce RTX 4090 ist die erste Grafikkarte, die auf die „Ada Lovelace“ getaufte Architektur setzt. Die auf dem Flaggschiff eingesetzte GPU AD102 ist mit 76,3 Milliarden Transistoren deutlich komplexer als der GA102 auf der RTX 3090 (Ti) mit 28 Milliarden Schaltungen. Die Größe ist mit 609 mm² aber vergleichbar. Möglich ist dies durch TSMCs N4-Prozess, der deutlich kleinere Strukturen als Samsungs 8-nm-Fertigung bietet.
Die GeForce RTX 4090 nutzt noch nicht den Vollausbau der AD102-GPU – das Speicherinterface ist zwar am Maximum, doch es liegen noch Recheneinheiten brach: Die GeForce RTX 4090 kommt mit 128 Streaming-Multiprocessors und damit 16.384 FP32-ALUs daher, der AD102 bietet aber deren 144 respektive 18.432 – das lässt Spielraum für eine GeForce RTX 4090 Ti oder eine neue Titan RTX.
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Nvidia AD102 „Ada Lovelace“ (Bild: Nvidia)
Alle Details zu Ada Lovelace
Nochmals detailliert auf die Technik hinter Ada Lovelace eingehen wird die Redaktion an dieser Stelle nicht, denn bereits im September hat es dazu einen ausführlichen Artikel gegeben:
GeForce RTX 4000: Spezifikationen im Überblick
Die Nvidia GeForce RTX 4090 Founders Editon im Detail
Die GeForce RTX 4090 Founders Edition ist Nvidias eigenes Design des Flaggschiff-Modells, das es ausschließlich für den Preis von 1.949 Euro beim Hersteller selbst beziehungsweise in Deutschland über den Partner-Shop Notebooksbilliger* geben wird. Dann starten auch die Custom-Designs. Traditionell wird es zudem ausgewählte Custom-Designs zum UVP der FE geben. Die Topmodelle der Boardpartner werden aber teils deutlich darüber liegen, wie erste Listungen im Handel zeigen.
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RTX 3070 FE, RTX 3080 (Ti) FE und RTX 4090 FE (v.l.n.r.)
Optik, Haptik und Materialqualität sind hervorragend
In Sachen Optik und Haptik hat sich bei der GeForce RTX 4090 Founders Edition gegenüber den Vorgängern absolut nichts getan. Damit bleiben die Material- und die Verarbeitungsqualität nicht nur erstklassig, sondern voraussichtlich allen Custom-Designs klar überlegen. Die GeForce RTX 4090 FE sieht wirklich edel aus, zeigt sich in absolut seriöser Optik und fühlt sich zugleich extrem hochwertig an. Passend dazu hält sich die Beleuchtung vornehm zurück. Der GeForce-RTX-Schriftzug ist weiß beleuchtet, zudem werden Vorder- und Rückseite leicht angeleuchtet.
Neuer Kühler im bekannten Gewand
Nvidia hat sich bei der GeForce RTX 4090 FE am Kühler von RTX 3090 und RTX 3090 Ti orientiert, trotz des anderen internen Aufbaus sind beide Kühlsysteme (3090 und 3090 Ti nutzen exakt dasselbe) mit bloßem Auge kaum zu unterscheiden. Mit einer Länge von 30,5 cm und einer Höhe von rund 13,5 cm ist die RTX 4090 FE allerdings 9 mm kürzer als das alte Design und 1 mm weniger hoch, während sie genau 3,0 statt 2,7 Slots belegt. Das lässt die RTX 4090 FE extrem gedrungen beziehungsweise gestaucht wirken.
Unter der Haube sollen eine neue Vapor-Chamber und ein anderes Heatpipe-Design die Kühlleistung verbessert haben. Zugleich soll der Luftzug besser ausfallen, wofür die zwei größeren Axiallüfter zuständig sind, die je auf einen Durchmesser von nicht ganz 11,5 cm kommen. Die zwei Lüfter bleiben bei niedrigen Temperaturen wie auf dem Windows-Desktop abgeschaltet.
Insgesamt bringt die Grafikkarte ein hohes Gewicht von 2.180 g auf die Waage. Aufgrund der sehr soliden Bauweise inklusive 3-Slots-Halterung biegt die GeForce RTX 4090 im eingebauten Zustand aber nicht durch. Einen Halter („GPU Stand“) legt Nvidia nicht bei.
Die GeForce RTX 4090 FE taktet wenig verwunderlich wie von Nvidia vorgeben. Der Basis-Takt liegt bei 2.230 MHz, der durchschnittliche Turbo bei 2.520 MHz. Der Maximaltakt hat im Test 2.790 MHz betragen, er lag aber nur unter bestimmten Umständen an. Mehr dazu im Abschnitt Taktraten unter Last.
Bis zu 600 Watt TDP sind möglich
Das Temperature-Target beträgt wie von Nvidia gewohnt 82 °C, händisch kann es auf 88 °C erhöht werden. Das Power-Target liegt ab Werk bei 450 Watt, manuell kann es auf 600 Watt angehoben werden. Das geht aber nur dann, wenn die Stromversorgung gewisse Voraussetzungen erfüllt.
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Die GeForce RTX 4090 FE und der Stromadapter
Der 12VHPWR-Stecker und die Adapter-Situation
Die GeForce RTX 4090 FE kommt wie auch alle Custom-Designs mit dem neuen 12VHPWR-Stecker nach dem PCIe-5.0-Standard daher, der über die insgesamt 16 Pins (12 stromführende und 4 zur Kommunikation) dauerhaft bis zu 600 Watt liefern kann.
Nutzt man ein Netzteil mit einem 16-Pin-Kabel, sei es per Adapter oder nativem ATX-3.0-Netzteil, kann die TDP der Grafikkarte auf 600 Watt erhöht werden, sofern das Netzteil (selbst oder über den dafür freigegebenen Adapter) signalisiert, dass es dazu in der Lage ist. Alternativ können auch maximal 450, 300 oder lediglich 150 Watt vom Netzteil gemeldet werden. Mehr Details zum Thema liefern die folgenden Inhalte:
Alternativ sind 600 Watt Power-Target möglich, wenn der beiliegende Adapter (16-Pin auf 4 × 8-Pin) genutzt wird. Dafür müssen aber wirklich alle vier 8-Pin-Anschlüsse verwendet werden. Die Grafikkarte funktioniert auch einwandfrei mit drei 8-Pin-Anschlüssen, spezifikationskonform (3 × 8-Pin PCIe = 3 × 150 Watt) bleibt das Power-Target dann aber auf 450 Watt fixiert. Mit nur zwei angeschlossenen 8-Pin-Kabeln am Adapter startet die Grafikkarte nicht.
Monitore können an der GeForce RTX 4090 FE über eine HDMI-2.1-Schnittstelle oder über drei DisplayPort-1.4-Ausgänge mit DSC angesteuert werden. DisplayPort 2.0 unterstützen der AD102 und die anderen Ada-Lovelace-GPUs nicht. Dasselbe gilt für PCIe 5.0, die Grafikkarte kann nur mit dem PCIe-4.0-Standard umgehen.
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Nvidia GeForce RTX 4090 FE
Testsystem und Testmethodik
ComputerBase hat die GeForce RTX 4090 über die vergangenen zehn Tage ausführlich getestet. Zum Einsatz kamen das folgende Testsystem und eine gegenüber älteren Artikeln angepasste Methodik in einem neuen Testparcours, der explizit auf die Next-Gen-Grafikkarte ausgerichtet worden ist.
Als Prozessor ist im Testsystem auch weiterhin der Intel Core i9-12900K (Werkseinstellung) verbaut, der auf einem Asus ROG Maximus Z690 Apex seinen Dienst verrichtet. 32 GB Speicher (2 × 16 GB DDR5-5400, 40-40-40-84) stehen der CPU zur Verfügung. Als Betriebssystem ist Windows 11 mitsamt allen verfügbaren Updates auf einer NVMe-SSD (PCIe 4.0) installiert. Resizable BAR ist auf allen Grafikkarten aktiviert. Als Netzteil fungiert das Asus ROG Thor Platinum II mit 1.200 Watt, das mit einem 12VHPWR-Stecker daherkommt, der „Ich liefere 600 Watt!“ signalisiert. Falls die Grafikkarte so einen Anschluss bietet, wird dieser entsprechend genutzt (4090, 3090 Ti).
Beim Gehäuse setzt die Redaktion auf ein Fractal Design Torrent, das auf einen maximalen Luftfluss setzt – und dies ist für Grafikkarten mit mehr als 350 Watt auch notwendig, wie die Redaktion bereits im Juli herausgearbeitet hat. Allen Interessenten an einer GeForce RTX 4090 sei der folgende Artikel noch einmal wärmstens ans Herz gelegt:
Im Gehäuse wird die werkseitig verbaute Lüfterbestückung genutzt, die Drehzahlen wurden aber deutlich reduziert. Genauere Details dazu und zum Testsystem allgemein finden sich in der folgenden Tabelle.
Als Treiber kamen auf allen Radeon-Grafikkarten der Adrenalin 22.9.1 zum Einsatz, während auf der GeForce RTX 3060 Ti und der GeForce RTX 3070 der 516.94 installiert gewesen ist. Die größeren GeForce-3000-Modelle wurden mit dem GeForce 517.48 getestet, der zu Beginn der Testreihen noch nicht zur Verfügung stand. Der GeForce 517.48 und der Adrenalin 22.9.1 stammen beide aus dem September und sind entsprechend vergleichbar alt. Die GeForce RTX 4090 wurde mit dem GeForce 521.90 getestet – den Treiber hat Nvidia der Presse unter NDA bereitgestellt.
Der Testparcours wurde für Ada Lovelace und RDNA 3 angepasst
Full HD ist für eine der neuen Grafikkarte keine Herausforderung mehr, daher fällt die Auflösung bei den Benchmarks weg. Die Änderung gilt nur übergangsweise bei dem Sonderparcours, der auf Ada Lovelace und RDNA 3 optimiert worden ist. Zu einem späteren Zeitpunkt wird 1.920 × 1.080 zurückkehren. Die kleinste Auflösung ist WQHD, in 1.920 × 1.080 werden die neuen Grafikkarten entsprechend nur noch schneller sein. Darüber hinaus wird noch in Ultra HD getestet und bei den schnellsten Modellen auch erstmals in 5.120 × 2.880, um sie maximal möglich auszulasten. Raytracing wird aber nur in 2.560 × 1.440 und 3.840 × 2.160 hinzugeschaltet. Die Detailstufen der Spiele werden für WQHD und Ultra HD aufs Maximum geschraubt, in 5.120 × 2.880 werden die Details teilweise reduziert.
Die Spiele-Auswahl wurde für den Testparcours angepasst, auch die neuesten Titel wie Spider-Man Remastered sind nun vertreten. Die Grafikdetails wurden gegenüber dem „normalen“ Parcours angezogen, sodass bis inklusive Ultra HD die Detailstufe immer beim Maximum liegt – das war vorher nicht in jedem Titel der Fall. Während der generelle Testparcours aufgrund der hohen Anforderungen vor allem bei den Raytracing-Details Rücksicht auf langsamere GPUs nimmt, geht der neue Parcours in die Vollen – da sowohl Ada Lovelace als auch RDNA 3 deutlich mehr Raytracing-Performance als die Vorgänger haben werden. Maximale RT-Details gibt es zwar nicht in jedem Titel, aber in vielen. Die genauen Grafikeinstellungen hat die Redaktion in einer Tabelle zusammen gefasst.
AMD FSR 2.x und Nvidia DLSS 2.x sind mittlerweile wichtig
Neu ist zu guter Letzt, dass die aktuellen Upsampling-Techniken von AMD und Nvidia eine größere Rolle in dem Artikel spielen. DLSS 2.x und FSR 2.x sind in modernen Spielen kaum noch wegzudenken und bei Raytracing-Nutzung oft ein Muss. Da die Qualität gegenüber den ersten Versuchen von Upsampling mittlerweile massiv verbessert worden ist und gerade in hohen Auflösungen oft die Qualität der nativen Auflösung erreicht und teils gar überschritten wird, gibt es eine separate Messreihe, die in der Zielauflösung 3.840 × 2.160 bei aktiviertem Raytracing GeForce-Grafikkarten mit DLSS 2.x und Radeons mit FSR 2.x miteinander vergleicht. In beiden Fällen wird die Stufe „Qualität“ und damit eine Renderauflösung von 2.560 × 1.440 verwendet.
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Nvidia GeForce RTX 4090 FE im Test: Brachial schnell - ComputerBase
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